JPH04304377A - ダイアモンド薄膜生成方法および装置 - Google Patents
ダイアモンド薄膜生成方法および装置Info
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- JPH04304377A JPH04304377A JP9478891A JP9478891A JPH04304377A JP H04304377 A JPH04304377 A JP H04304377A JP 9478891 A JP9478891 A JP 9478891A JP 9478891 A JP9478891 A JP 9478891A JP H04304377 A JPH04304377 A JP H04304377A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はダイアモンド薄膜の生成
方法およびその方法を実施するために用いて好適な薄膜
生成装置に関する。
方法およびその方法を実施するために用いて好適な薄膜
生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイアモンドを気相合成して基板の表面
に薄膜として生成させる技術として、プラズマＣＶＤ法
によるものが既に実用化されている。プラズマＣＶＤ法
は、周知のように、原料ガスと反応ガスとをプラズマエ
ネルギを利用して化学反応させ、その反応生成物を基板
の表面に蒸着させるようにしたものである。
に薄膜として生成させる技術として、プラズマＣＶＤ法
によるものが既に実用化されている。プラズマＣＶＤ法
は、周知のように、原料ガスと反応ガスとをプラズマエ
ネルギを利用して化学反応させ、その反応生成物を基板
の表面に蒸着させるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マＣＶＤ法による従来のダイアモンド薄膜生成技術では
、ダイアモンドと同時に多量のグラファイトが生成され
てしまってそれがダイアモンド薄膜中に１０％程度混入
してしまうので膜質が必ずしも良くなく、また、成膜速
度が遅い（０．５〜１ｍｍ／Ｈｒ程度）、核生成密度が
小さい（１０５〜１０７個／ｃｍ２程度）、処理温度が
高い（６５０〜８５０℃程度）、等の不具合があり、よ
り有効な手段の提供が要望されていた。
マＣＶＤ法による従来のダイアモンド薄膜生成技術では
、ダイアモンドと同時に多量のグラファイトが生成され
てしまってそれがダイアモンド薄膜中に１０％程度混入
してしまうので膜質が必ずしも良くなく、また、成膜速
度が遅い（０．５〜１ｍｍ／Ｈｒ程度）、核生成密度が
小さい（１０５〜１０７個／ｃｍ２程度）、処理温度が
高い（６５０〜８５０℃程度）、等の不具合があり、よ
り有効な手段の提供が要望されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の事情に鑑
みてなされたもので、請求項１の発明のダイアモンド薄
膜生成方法は、ダイアモンドを気相合成して基板の表面
に薄膜として蒸着させるダイアモンド薄膜の生成方法に
おいて、前記基板に正の直流パルス電圧を印加するとと
もに、プラズマトーチにより反応ガスをプラズマ化して
反応容器内に導入するようになして、そのプラズマトー
チには、前記基板に印加される正の直流パルス電圧と同
一周期かつ同位相の負の直流パルス電圧を印加すること
を特徴としている。
みてなされたもので、請求項１の発明のダイアモンド薄
膜生成方法は、ダイアモンドを気相合成して基板の表面
に薄膜として蒸着させるダイアモンド薄膜の生成方法に
おいて、前記基板に正の直流パルス電圧を印加するとと
もに、プラズマトーチにより反応ガスをプラズマ化して
反応容器内に導入するようになして、そのプラズマトー
チには、前記基板に印加される正の直流パルス電圧と同
一周期かつ同位相の負の直流パルス電圧を印加すること
を特徴としている。
【０００５】また、請求項２の発明のダイアモンド薄膜
生成装置は、反応容器内においてダイアモンドを気相合
成して基板の表面に薄膜として蒸着させるダイアモンド
薄膜の生成装置において、前記基板に正の直流パルス電
圧を印加するためのパルス電源と、反応ガスをプラズマ
化して反応容器内に導入するためのプラズマトーチと、
そのプラズマトーチに負の直流パルス電圧を印加するた
めのパルス電源とを具備してなることを特徴としている
。
生成装置は、反応容器内においてダイアモンドを気相合
成して基板の表面に薄膜として蒸着させるダイアモンド
薄膜の生成装置において、前記基板に正の直流パルス電
圧を印加するためのパルス電源と、反応ガスをプラズマ
化して反応容器内に導入するためのプラズマトーチと、
そのプラズマトーチに負の直流パルス電圧を印加するた
めのパルス電源とを具備してなることを特徴としている
。
【０００６】
【作用】本発明では、基板用のパルス電源の出力が正の
最大電圧となったときにダイアモンドおよびグラファイ
トが生成されるが、プラズマトーチ用のパルス電源の出
力が負の最大電圧となったときにグラファイトが気体と
なって消失してしまい、結局、ダイアモンドのみが成膜
物質として残留し、ダイアモンド薄膜中へのグラファイ
トの混入量が低減する。
最大電圧となったときにダイアモンドおよびグラファイ
トが生成されるが、プラズマトーチ用のパルス電源の出
力が負の最大電圧となったときにグラファイトが気体と
なって消失してしまい、結局、ダイアモンドのみが成膜
物質として残留し、ダイアモンド薄膜中へのグラファイ
トの混入量が低減する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明に係るダイアモンド薄膜生成装置の一実施例を示す
概略構成図であって、図中符号１は反応容器、２は被処
理物である基板、３はプラズマトーチ、４は原料ガス（
たとえばメタン等の炭素の水素化合物）を反応容器１内
に導入するための導入管である。
発明に係るダイアモンド薄膜生成装置の一実施例を示す
概略構成図であって、図中符号１は反応容器、２は被処
理物である基板、３はプラズマトーチ、４は原料ガス（
たとえばメタン等の炭素の水素化合物）を反応容器１内
に導入するための導入管である。
【０００８】プラズマトーチ３は、電源５により負の直
流電圧が印加される内部電極３ａと、電気的に接地され
ている外部電極３ｂとの間で放電を起こさせて、それら
の間に供給される反応ガス（たとえば水素とアルゴン）
とをプラズマ化して反応容器１内に導入するためのもの
である。また、基板２には電源６により正の直流電圧が
印加され、これによって、電気的に接地されている反応
容器１とこの基板２の間でグロー放電が生じるようにな
っている。
流電圧が印加される内部電極３ａと、電気的に接地され
ている外部電極３ｂとの間で放電を起こさせて、それら
の間に供給される反応ガス（たとえば水素とアルゴン）
とをプラズマ化して反応容器１内に導入するためのもの
である。また、基板２には電源６により正の直流電圧が
印加され、これによって、電気的に接地されている反応
容器１とこの基板２の間でグロー放電が生じるようにな
っている。
【０００９】そして、上記のプラズマトーチ３の電源５
と基板２の電源６は、それぞれ、図２に示すように、同
一周期かつ同位相で出力電圧を増減するパルス電源とさ
れている。それら電源５、６の出力電圧は、いずれもベ
ース電圧とパルス電圧とが重畳されたもので、電源５が
負のベース電圧−Ｖ１となっているときには電源６は正
の最大電圧＋Ｖ２となり、電源５が負の最大電圧−Ｖ２
となっているときには電源６は正のベース電圧＋Ｖ１と
なるように設定されている。
と基板２の電源６は、それぞれ、図２に示すように、同
一周期かつ同位相で出力電圧を増減するパルス電源とさ
れている。それら電源５、６の出力電圧は、いずれもベ
ース電圧とパルス電圧とが重畳されたもので、電源５が
負のベース電圧−Ｖ１となっているときには電源６は正
の最大電圧＋Ｖ２となり、電源５が負の最大電圧−Ｖ２
となっているときには電源６は正のベース電圧＋Ｖ１と
なるように設定されている。
【００１０】なお、上記のＶ１、Ｖ２の値は適宜設定す
れば良いが、一例を挙げれば、Ｖ１＝０〜１４５０Ｖ、
Ｖ２＝１０〜１５００Ｖの範囲で設定すれば良い。また
、電源５、６の周波数は５０Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で設
定すると良い。さらに、デューティ（ｔ／Ｔ）は０〜９
５％の範囲で設定すれば良い。
れば良いが、一例を挙げれば、Ｖ１＝０〜１４５０Ｖ、
Ｖ２＝１０〜１５００Ｖの範囲で設定すれば良い。また
、電源５、６の周波数は５０Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で設
定すると良い。さらに、デューティ（ｔ／Ｔ）は０〜９
５％の範囲で設定すれば良い。
【００１１】上記の装置によれば、導入管４から導入さ
れた原料ガスと、プラズマトーチ３によりプラズマ化さ
れた反応ガスとの化学反応により反応容器１内において
ダイアモンドが気相合成され、それが基板２表面に蒸着
してダイアモンド薄膜が形成される。そして、ダイアモ
ンドが合成される際には、結晶構造のみが異なるグラフ
ァイトも同時に生成されるが、上記装置では、電源５、
６としてパルス電源を用いたことによってグラファイト
が選択的に除去され、ダイアモンドのみが残留するもの
である。
れた原料ガスと、プラズマトーチ３によりプラズマ化さ
れた反応ガスとの化学反応により反応容器１内において
ダイアモンドが気相合成され、それが基板２表面に蒸着
してダイアモンド薄膜が形成される。そして、ダイアモ
ンドが合成される際には、結晶構造のみが異なるグラフ
ァイトも同時に生成されるが、上記装置では、電源５、
６としてパルス電源を用いたことによってグラファイト
が選択的に除去され、ダイアモンドのみが残留するもの
である。
【００１２】すなわち、上記の装置では、電源５、６が
それぞれ負のベース電圧−Ｖ１、正の最大電圧＋Ｖ２と
なっているときにダイアモンドおよびグラファイトが生
成されるが、次いで、電源５、６がそれぞれ負の最大電
圧−Ｖ２、正のベース電圧＋Ｖ１となったときには、生
成されたグラファイトがたとえば水素と再結合して気体
となって消失してしまい、結局、ダイアモンドのみが成
膜物質として残留するものである。そのため、形成され
たダイアモンド薄膜中へのグラファイトの混入量を０．
１〜５％程度にまで低減させることができ、基板あるい
はプラズマトーチに常に一定電圧を印加する従来のプラ
ズマＣＶＤ法による場合に比して、膜質を十分に向上さ
せることができる。
それぞれ負のベース電圧−Ｖ１、正の最大電圧＋Ｖ２と
なっているときにダイアモンドおよびグラファイトが生
成されるが、次いで、電源５、６がそれぞれ負の最大電
圧−Ｖ２、正のベース電圧＋Ｖ１となったときには、生
成されたグラファイトがたとえば水素と再結合して気体
となって消失してしまい、結局、ダイアモンドのみが成
膜物質として残留するものである。そのため、形成され
たダイアモンド薄膜中へのグラファイトの混入量を０．
１〜５％程度にまで低減させることができ、基板あるい
はプラズマトーチに常に一定電圧を印加する従来のプラ
ズマＣＶＤ法による場合に比して、膜質を十分に向上さ
せることができる。
【００１３】それのみならず、この装置によれば、成膜
速度を１ｍｍ／Ｈｒ以上と大きくできるとともに、核生
成密度も１０６〜１０９個／ｃｍ２程度に大きくなり、
さらに、６５０℃以下の比較的低温での処理が可能とな
る、という利点があり、したがって、従来のプラズマＣ
ＶＤ法による場合に比して生産性を大きく向上させるこ
とができるものである。
速度を１ｍｍ／Ｈｒ以上と大きくできるとともに、核生
成密度も１０６〜１０９個／ｃｍ２程度に大きくなり、
さらに、６５０℃以下の比較的低温での処理が可能とな
る、という利点があり、したがって、従来のプラズマＣ
ＶＤ法による場合に比して生産性を大きく向上させるこ
とができるものである。
【００１４】
【発明の効果】以上で詳細に説明したように、請求項１
の発明は、基板に正の直流パルス電圧を印加するととも
にプラズマトーチに同一周期かつ同位相の負の直流パル
ス電圧を印加するようにしたので、ダイアモンドととも
に生成されたグラファイトが選択的に消失してしまい、
したがって、ダイアモンド薄膜中へのグラファイトの混
入量が低減して良質の薄膜を生成することができ、しか
も、従来のプラズマＣＶＤ法による場合に比して成膜速
度、核生成密度、処理温度の点でも有利であり、生産性
を向上させることができる。
の発明は、基板に正の直流パルス電圧を印加するととも
にプラズマトーチに同一周期かつ同位相の負の直流パル
ス電圧を印加するようにしたので、ダイアモンドととも
に生成されたグラファイトが選択的に消失してしまい、
したがって、ダイアモンド薄膜中へのグラファイトの混
入量が低減して良質の薄膜を生成することができ、しか
も、従来のプラズマＣＶＤ法による場合に比して成膜速
度、核生成密度、処理温度の点でも有利であり、生産性
を向上させることができる。
【００１５】また、請求項２の発明は、基板に正の直流
パルス電圧を印加するためのパルス電源と、反応ガスを
プラズマ化して反応容器内に導入するためのプラズマト
ーチと、そのプラズマトーチに負の直流パルス電圧を印
加するためのパルス電源とを具備するものであるので、
各パルス電源の周波数と位相を適宜設定することにより
上記発明方法を容易にかつ確実に実施することができる
。
パルス電圧を印加するためのパルス電源と、反応ガスを
プラズマ化して反応容器内に導入するためのプラズマト
ーチと、そのプラズマトーチに負の直流パルス電圧を印
加するためのパルス電源とを具備するものであるので、
各パルス電源の周波数と位相を適宜設定することにより
上記発明方法を容易にかつ確実に実施することができる
。
【図１】本発明に係る薄膜生成装置の実施例を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図２】同装置における電源の出力電圧設定例を示す図
である。
である。
１ 反応容器
２ 基板
３ プラズマトーチ
５ パルス電源
６ パルス電源。
Claims (2)
- 【請求項１】 ダイアモンドを気相合成して基板の表
面に薄膜として蒸着させるダイアモンド薄膜の生成方法
において、前記基板に正の直流パルス電圧を印加すると
ともに、プラズマトーチにより反応ガスをプラズマ化し
て反応容器内に導入するようになして、そのプラズマト
ーチには、前記基板に印加される正の直流パルス電圧と
同一周期かつ同位相の負の直流パルス電圧を印加するこ
とを特徴とするダイアモンド薄膜生成方法。 - 【請求項２】 反応容器内においてダイアモンドを気
相合成して基板の表面に薄膜として蒸着させるダイアモ
ンド薄膜の生成装置において、前記基板に正の直流パル
ス電圧を印加するためのパルス電源と、反応ガスをプラ
ズマ化して反応容器内に導入するためのプラズマトーチ
と、そのプラズマトーチに負の直流パルス電圧を印加す
るためのパルス電源とを具備してなることを特徴とする
ダイアモンド薄膜生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9478891A JPH04304377A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | ダイアモンド薄膜生成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9478891A JPH04304377A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | ダイアモンド薄膜生成方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04304377A true JPH04304377A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=14119824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9478891A Withdrawn JPH04304377A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | ダイアモンド薄膜生成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04304377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6231777B1 (en) * | 1994-11-01 | 2001-05-15 | Hitachi, Ltd. | Surface treatment method and system |
| US20110293855A1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Jtekt Corporation | Method of producing coated member |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP9478891A patent/JPH04304377A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6231777B1 (en) * | 1994-11-01 | 2001-05-15 | Hitachi, Ltd. | Surface treatment method and system |
| US20110293855A1 (en) * | 2010-05-31 | 2011-12-01 | Jtekt Corporation | Method of producing coated member |
| US8445077B2 (en) * | 2010-05-31 | 2013-05-21 | Jtekt Corporation | Method of producing coated member |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |